Co nazywamy gruntową pompą ciepła? To nic innego, jak zaawansowane urządzenie grzewcze, nie wytwarzające samodzielnie ciepła, a pozyskujące je z otoczenia – w tym przypadku z gruntu. Ciepło przekształca się wewnątrz pompy, aby później mogło być dostarczone do budynku. Wskazany system grzewczy opiera się na dwóch istotnych źródłach: dolnym, z którego pobierane jest ciepło oraz górnym, oddającym ciepło do budynku. Zadanie pompy gruntowej polega na swobodnym przepływie pozyskanego ciepła między tymi dwoma źródłami. O skuteczności gruntowej pompy ciepła decydują następujące kwestie: moc źródła dolnego, porównywanego do akumulatora oraz uwarunkowania terenu.
W artykule omawiamy:
- Od czego zależy sprawność gruntowej pompy ciepła?
- Zasada działania gruntowej pompy ciepła
- Parametry wpływające na pracę pompy ciepła
- Wady i zalety gruntowej pompy ciepła
Od czego zależy sprawność gruntowej pompy ciepła?
Ważną kwestią jest zagadnienie, co trzeba zrobić, aby gruntowa pompa ciepła była sprawna i w pełni wydajna. Decydując się na gruntową pompę ciepła, należy dokładnie określić, ile ciepła potrzebuje konkretny budynek. To konieczne obliczenia, aby dobrać wielkość kolektorów ziemnych służących do odbioru ciepła z gruntu. Temperatura gruntu zmienia się bardzo powoli. Na głębokości poniżej metra nie spada poniżej zera, co jest dużą zaletą i wpływa na stabilność całego układu. Dlatego też gruntowe pompy ciepła cechuje stabilność pracy – spadek temperatury na zewnątrz nie wpływa na ich sprawność.
Zasada działania gruntowej pompy ciepła
Na początku umieszcza się wymiennik gruntowy – poziomy lub pionowy – pod powierzchnią ziemi na odpowiedniej głębokości. Zdarza się, że trzeba wykonać odwierty, które czasem wykonuje się nie bezpośrednio w gruncie, a w skale macierzystej. Wymiennik gruntowy to rury, wykonane z tworzywa sztucznego. Wymiennik wypełnia się mieszaniną wody z płynem niezamarzającym, takim jak glikol lub alkoholem. Płyn przepływa przez rury i ogrzewa się, odbierając ciepło z ziemi, po czym trafia do wymiennika ciepła w pompie ciepła.
Energia z ziemi przekazywana jest czynnikowi chłodniczemu, który nagrzewa się i zmienia z cieczy w parę. Następnie trafia do sprężarki, gdzie wzrasta jego temperatura. Ostatni etap całego procesu zachodzi w wymienniku ciepła nazywanym skraplaczem. Tam gorąca para oddaje ciepło do budynku dzięki systemowi ogrzewania podłogowego lub grzejnikowego. Oprócz tego ciepło trafia do zasobnika z wodą bieżącą, aby móc ją podgrzać.
Parametry wpływające na pracę pompy ciepła
Istnieje kilka ważnych parametrów, mających bezpośredni wpływ na ocenę pracy pompy ciepła:
- Wydajność grzewcza – każda pompa jest inna, ma więc też inną wydajność grzewczą. Przy wyborze odpowiedniego urządzenia trzeba pamiętać o tym, że pompa ciepła powinna być dopasowana do konkretnego budynku, aby zapewnić komfort termiczny użytkowników.
- Efektywność – podstawowy parametr określający pracę pompy ciepła. Informuje o ilości dostarczanego ciepła do ilości zużytej energii elektrycznej przy wytwarzaniu tego ciepła
- Żywotność – średni okres eksploatacji pompy ciepła wynosi około 15-20 lat. Na ten parametr wpływa wiele czynników, takich jak częstotliwość przeglądów, stan i czystość instalacji grzewczej, rodzaj zastosowanych buforów, jakość komponentów użytych do budowy urządzenia oraz poprawność doboru pompy ciepła do zapotrzebowania cieplnego budynku.
- Poziom hałasu generowany przez pompę ciepła – wartość poziomu hałasu nie może przekraczać wartości dopuszczalnej, wskazanej w polskich przepisach. Hałas w pompie ciepła generuje głównie sprężarka, która znajduje się na zewnątrz budynku. Poziom hałasu mierzony przy samej pompie zależy od specyfikacji urządzenia i wynosi zwykle poniżej 65 dB
- Wielkość – na rynku dostępne są różnorodne modele pomp ciepła. Trzeba pamiętać, że kotłownia musi posiadać odpowiednie wymiary, aby można było swobodnie podłączyć instalację pompy do instalacji hydraulicznej w budynku, umiejscowić zasobnik ciepłej wody użytkowej oraz w zależności od przypadku zamontować jednostkę wewnętrzną czy zbiornik buforowy. Należy również uwzględnić swobodny dostęp do urządzeń podczas serwisów i przeglądów instalacji.
Zalety i wady gruntowej pompy ciepła
Gruntowa pompa ciepła z całą pewnością jest proekologicznym sposobem ogrzewania budynków. Nie wykorzystuje do pracy paliw kopalnych, lecz naturalną energię odnawialną. Dodatkowo jej działanie może być wspomagane fotowoltaiką, co w znacznym stopniu przyczynia się do ochrony środowiska naturalnego. Wśród zalet ogrzewania bazującego na pompach ciepła należy wymienić również niewielkie koszty eksploatacyjne oraz możliwość pracy w funkcji chłodzenia.
Obecnie największą wadą pomp ciepła jest ich wysoki koszt zakupu oraz instalacji. Szczególnie dotyczy to gruntowych pomp ciepła, które jednocześnie w naszym klimacie są najbardziej wydajne i przynoszą największe oszczędności podczas eksploatacji. W przypadku pomp gruntowych problematyczny może niekiedy okazać się montaż samych kolektorów, które potrzebują dużej przestrzeni (jak w przypadku kolektorów poziomych) albo odpowiednich warunków geologicznych (dotyczy to głębokich kolektorów pionowych).
Niemniej jednak system dofinansowania tego typu inwestycji z dotacji oraz wymierne korzyści płynące ze stosowania tego systemu grzewczego sprawiają, że gruntowe pompy ciepła zyskują coraz większą liczbę zwolenników. Wciąż jednak najdynamiczniej ze względu na aspekt ekonomiczny rozwija się rynek powietrznych pomp ciepła, szczególnie tych w układzie monoblock.